本發(fā)明涉及判定蓄電池的劣化狀態(tài)的電池狀態(tài)判定裝置。

背景技術(shù)：

以往，提出了計(jì)算蓄電池的劣化狀態(tài)(SOH：State ofHealth)，按照算出的劣化狀態(tài)進(jìn)行正常或異常等的判定的裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。

在專利文獻(xiàn)1的裝置中，存儲蓄電池的內(nèi)部電阻值、充電度和溫度的歷史，從歷史和內(nèi)部電阻值計(jì)算蓄電池的劣化狀態(tài)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開2012-185122號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供能夠以高精度估計(jì)具有2種劣化模式的蓄電池的劣化狀態(tài)的電池狀態(tài)判定裝置。

本發(fā)明的一方式的電池狀態(tài)判定裝置具有：電壓測量單元；剩余容量估計(jì)單元；內(nèi)部電阻測量單元；計(jì)算單元；以及估計(jì)單元。電壓測量單元測量蓄電池的開路電壓。剩余容量估計(jì)單元基于測量出的開路電壓估計(jì)蓄電池的剩余容量。內(nèi)部電阻測量單元測量蓄電池的內(nèi)部電阻。計(jì)算單元從測量出的內(nèi)部電阻計(jì)算內(nèi)部電阻的劣化率。估計(jì)單元基于估計(jì)出的剩余容量和算出的內(nèi)部電阻的劣化率，對蓄電池的劣化狀態(tài)進(jìn)行第1估計(jì)。

根據(jù)本發(fā)明，能夠以高精度估計(jì)蓄電池的劣化狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置的框圖。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置的處理的流程圖。

圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置的數(shù)據(jù)表的曲線圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池狀態(tài)判定裝置的處理的流程圖。

圖5是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池狀態(tài)判定裝置的數(shù)據(jù)表的曲線圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的實(shí)施方式的說明之前，簡單地說明以往的電池狀態(tài)判定裝置中的問題。鉛電池等的蓄電池因不同的2種原因而劣化。即，有集電體的腐蝕造成的劣化和硫酸化造成的劣化。若集電體被腐蝕，則內(nèi)部電阻增大而輸出降低。在硫酸化中，OCV(Open Circuit Voltage：開路電壓)降低，SOC(State of Charge：剩余容量)降低。

在以往的劣化狀態(tài)的計(jì)算方法中，在不對應(yīng)于2種劣化，而在發(fā)生例如硫酸化造成的劣化的情況下，劣化狀態(tài)的精度降低。

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的各實(shí)施方式。

(實(shí)施方式1)

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置1的框圖。

實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置1是，監(jiān)視在車輛等中裝載的鉛電池2的狀態(tài)，判定劣化狀態(tài)的裝置。電池狀態(tài)判定裝置1從測量鉛電池2的電壓的電壓傳感器4和測量鉛電池2的電流的電流傳感器3，輸入測量信號。

電池狀態(tài)判定裝置1具有：開路電壓測量單元101；剩余容量估計(jì)單元102；內(nèi)部電阻測量單元103；內(nèi)部電阻劣化率計(jì)算單元104；數(shù)據(jù)表105；劣化狀態(tài)估計(jì)單元106；以及輸出單元107。

開路電壓測量單元101測量鉛電池2的開路電壓(OCV：Open Circuit Voltage)。開路電壓測量單元101例如從鉛電池2的電流的測量值和電壓的測量值，將電流為零時的電壓作為開路電壓來測量。

剩余容量估計(jì)單元102從測量出的開路電壓估計(jì)鉛電池2的剩余容量(SOC：State of Charge)。剩余容量估計(jì)單元102在鉛電池2為充滿電時，估計(jì)為開路電壓和剩余容量為反比例。剩余容量估計(jì)單元102將充滿電時的開路電壓適用反比例的函數(shù)或數(shù)據(jù)表來估計(jì)剩余容量。再有，這里所謂的剩余容量意味著受到了硫酸化和劣化造成的電解液的比重變化的影響的剩余容量。

內(nèi)部電阻測量單元103測量鉛電池2的內(nèi)部電阻。內(nèi)部電阻可以是交流內(nèi)部電阻，也可以是直流內(nèi)部電阻。內(nèi)部電阻測量單元103例如使用鉛電池2的電流的測量值和電壓的測量值測量內(nèi)部電阻。

內(nèi)部電阻劣化率計(jì)算單元104存儲鉛電池2的初始的內(nèi)部電阻，將當(dāng)前的內(nèi)部電阻對初始的內(nèi)部電阻的比例作為劣化率計(jì)算。

劣化狀態(tài)估計(jì)單元106從估計(jì)出的剩余容量、算出的內(nèi)部電阻劣化率和數(shù)據(jù)表105的信息，估計(jì)鉛電池2的劣化狀態(tài)(SOH：State of Health)。細(xì)節(jié)將后述，首先，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106從估計(jì)出的剩余容量和算出的內(nèi)部電阻劣化率，通過計(jì)算進(jìn)行第1估計(jì)。接著，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106通過將算出的第1估計(jì)的結(jié)果使用數(shù)據(jù)表105進(jìn)行換算，進(jìn)行精度更高的第2估計(jì)。

數(shù)據(jù)表105存儲對于多個樣本的蓄電池表示相對實(shí)測出的劣化狀態(tài)的第1估計(jì)的值的分布的回歸分析數(shù)據(jù)。對于回歸分析數(shù)據(jù)，在后面使用附圖詳細(xì)地說明。

輸出單元107將劣化狀態(tài)估計(jì)單元106估計(jì)出的劣化狀態(tài)例如輸出到具有蓄電池的控制電路和顯示單元等的裝置。

[劣化狀態(tài)估計(jì)]

接著，說明劣化狀態(tài)估計(jì)單元106進(jìn)行的劣化狀態(tài)的估計(jì)方法。

圖2是表示實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置的處理的流程圖。

步驟ST102～ST105是開路電壓測量單元101、剩余容量估計(jì)單元102、內(nèi)部電阻測量單元103、內(nèi)部電阻劣化率計(jì)算單元104的各處理，由于在上面已說明，所以省略。通過等待步驟ST101的定時(timing)的處理，在鉛電池2的充滿電時進(jìn)行步驟ST102、ST104的測量。

在步驟ST106中，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106通過下式(1)，進(jìn)行劣化狀態(tài)的第1估計(jì)。

第1估計(jì)SOH＝(初始內(nèi)部電阻/當(dāng)前內(nèi)部電阻)×估計(jì)SOC (1)

其中，“初始內(nèi)部電阻/當(dāng)前內(nèi)部電阻”是內(nèi)部電阻劣化率計(jì)算單元104算出的內(nèi)部電阻的劣化率。估計(jì)SOC是剩余容量估計(jì)單元102估計(jì)出的剩余容量[％]。例如，算出的內(nèi)部電阻的劣化率為規(guī)定的值以上時，也可以對蓄電池的劣化狀態(tài)進(jìn)行第1估計(jì)。此外，在低于規(guī)定的值時，輸出單元107也可以輸出蓄電池的更換通知。

這樣，通過在鉛電池2的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)中使用將內(nèi)部電阻的劣化率和從開路電壓估計(jì)出的剩余容量(SOC)相乘所得的值，能夠進(jìn)行精度高的估計(jì)。

在步驟ST107中，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106通過使用第1估計(jì)SOH和數(shù)據(jù)表105的回歸分析數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，進(jìn)行劣化狀態(tài)的第2估計(jì)。

圖3是說明數(shù)據(jù)表的回歸分析數(shù)據(jù)的曲線圖。

預(yù)先求數(shù)據(jù)表105的回歸分析數(shù)據(jù)，并被存儲在數(shù)據(jù)表105中?；貧w分析數(shù)據(jù)是，對于多個樣本，從實(shí)際的劣化狀態(tài)(SOH)的測量值和第1估計(jì)的結(jié)果，使得實(shí)測值和第1估計(jì)值之間的相關(guān)強(qiáng)而求得的回歸直線的數(shù)據(jù)?；貧w直線，例如可以通過最小二乘法來求，也可以通過類似的方法來求。

這里，對于多個樣本，劣化狀態(tài)的測量值也可以將例如40％以下的測量值除外。因?yàn)槿袅踊癄顟B(tài)為40％以下，則內(nèi)部電阻的劣化率、從開路電壓估計(jì)出的剩余容量(SOC)、以及實(shí)際的劣化狀態(tài)(SOH)之間的關(guān)系的規(guī)則性很小。

而且，也可以將測量值為40％以下的至少1點(diǎn)作為固定點(diǎn)，求回歸分析數(shù)據(jù)，使得在劣化狀態(tài)(SOH)的測量值為零點(diǎn)時，第1估計(jì)的值為零點(diǎn)。再有，固定點(diǎn)不必與零點(diǎn)匹配，也可以如圖3那樣，與零點(diǎn)不同。

在第2估計(jì)中，使用圖3的直線那樣的回歸分析數(shù)據(jù)，對圖3的橫軸適用劣化狀態(tài)的第1估計(jì)值，將對應(yīng)于該橫軸的值的回歸分支數(shù)據(jù)的縱軸的值作為劣化狀態(tài)的第2估計(jì)值。再有，在實(shí)際的估計(jì)處理中，不必使用曲線圖，而使用函數(shù)或數(shù)據(jù)表，從第1估計(jì)值求第2估計(jì)值。

通過第2估計(jì)的處理，能夠進(jìn)行結(jié)合實(shí)測值的、精度更高的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)。

ST108是在上面說明的輸出單元107的處理。

如以上，根據(jù)實(shí)施方式1的電池狀態(tài)判定裝置1，能夠在有集電體的腐蝕造成的劣化、硫酸化造成的劣化的不同的2種劣化的鉛電池2中，進(jìn)行精度高的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)。

該估計(jì)方法，除了對于通常車輛的鉛電池，對于充電和放電被反復(fù)多次的怠速停車車用的鉛電池等、負(fù)載變動劇烈的鉛電池，也可進(jìn)行精度高的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)，所以是特別有用的。

(實(shí)施方式2)

圖4是表示實(shí)施方式2的電池狀態(tài)判定裝置的處理的流程圖。圖5是說明實(shí)施方式2的數(shù)據(jù)表中所存儲的回歸分析數(shù)據(jù)的曲線圖。

實(shí)施方式2是，變更了劣化狀態(tài)估計(jì)單元106的計(jì)算式，與該計(jì)算式的變更相匹配地變更了數(shù)據(jù)表105的回歸分析數(shù)據(jù)的方式，其它與實(shí)施方式1是同樣的。對同樣的結(jié)構(gòu)和步驟，附加同一標(biāo)號并省略說明。

在圖4的步驟ST206中，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106根據(jù)下式(2)，進(jìn)行劣化狀態(tài)的第1估計(jì)。

第1估計(jì)SOH＝(初始內(nèi)部電阻/當(dāng)前內(nèi)部電阻)×100-(100-估計(jì)SOC) (2)

這樣，通過在劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)中使用將內(nèi)部電阻的劣化率和從開路電壓估計(jì)出的剩余容量(SOC)相加所得的值，能夠進(jìn)行精度高的估計(jì)。這里，“×100”是使單位一致的系數(shù)，“100-估計(jì)SOC”表示從剩余容量向容量的減少量的轉(zhuǎn)換。

在步驟ST207中，劣化狀態(tài)估計(jì)單元106通過使用第1估計(jì)SOH和數(shù)據(jù)表105的回歸分析數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，進(jìn)行劣化狀態(tài)的第2估計(jì)。

如圖5所示，數(shù)據(jù)表105的回歸分析數(shù)據(jù)，作為多個樣本的第1估計(jì)值，使用基于算式(2)的值進(jìn)行回歸分析的回歸直線。

這里，對于多個樣本，也可以將劣化狀態(tài)的測量值為例如40％以下的樣本除外。而且，也可以將測量值為40％以下的至少1點(diǎn)作為固定點(diǎn)，求回歸分析數(shù)據(jù)，使得在劣化狀態(tài)(SOH)的測量值為零點(diǎn)時，第1估計(jì)的值為零點(diǎn)。再有，在第2估計(jì)的結(jié)果即劣化狀態(tài)低于40％時，輸出單元107也可以輸出蓄電池的更換通知。

通過第2估計(jì)的處理，能夠進(jìn)行結(jié)合實(shí)測值的、精度更高的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)。

如以上，根據(jù)實(shí)施方式2的電池狀態(tài)判定裝置，在有集電體的腐蝕造成的劣化、硫酸化造成的劣化的不同的2種劣化的鉛電池2中，能夠進(jìn)行精度高的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)。

以上，說明了本發(fā)明的各實(shí)施方式。再有，在上述實(shí)施方式中，說明了鉛電池的劣化狀態(tài)(SOH)的估計(jì)，但對于至少有不同的2種劣化的蓄電池，也能夠起到同樣的作用效果。

此外，劣化狀態(tài)的第1估計(jì)的算式能夠如下式(3)～(5)那樣變形。

其中，g1、g2是加權(quán)系數(shù)。

如以上，優(yōu)選劣化狀態(tài)估計(jì)單元106使用將估計(jì)出的剩余容量(SOC)和算出的內(nèi)部電阻的劣化率相乘所得的值、以及將SOC和算出的內(nèi)部電阻的劣化率相加所得的值，估計(jì)鉛電池2的劣化狀態(tài)。

第1估計(jì)SOH＝α1×(內(nèi)部電阻劣化率×100)-α2(100-估計(jì)SOC) (4)

其中，α1、α2是非0的加權(quán)系數(shù)。

第1估計(jì)SOH＝β1×內(nèi)部電阻劣化率×估計(jì)SOC+β2 (5)

其中，β1、β2是系數(shù)。

各系數(shù)g1、g2、α1、α2、β1、β2，通過實(shí)驗(yàn)等，能夠與蓄電池匹配地適當(dāng)調(diào)整。而且，對于第1估計(jì)SOH，也可以追加溫度校正等另外的校正式。

此外，在上述實(shí)施方式中，作為回歸分析數(shù)據(jù)，表示了進(jìn)行直線擬合的數(shù)據(jù)，但也可以設(shè)為進(jìn)行了曲線擬合的曲線的數(shù)據(jù)。

此外，在上述實(shí)施方式中，表示了進(jìn)行劣化狀態(tài)的第1估計(jì)和第2估計(jì)的結(jié)構(gòu)，但也可以省略第2估計(jì)，即使在這種情況下，也能夠進(jìn)行比以前精度高的估計(jì)。

此外，在上述實(shí)施方式中，通過例子說明了由硬件構(gòu)成本發(fā)明的情況，但也可以在與硬件的協(xié)同中用軟件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明能夠適用于判定蓄電池的劣化狀態(tài)的裝置。

標(biāo)號說明

1 電池狀態(tài)判定裝置

101 開路電壓測量單元

102 剩余容量估計(jì)單元

103 內(nèi)部電阻測量單元

104 內(nèi)部電阻劣化率計(jì)算單元

105 數(shù)據(jù)表

106 劣化狀態(tài)估計(jì)單元

107 輸出單元